关注：

1) 铁磁性、反铁磁性计算：磁性对晶格常数的影响

2) 自旋轨道耦合计算

3) ISPIN=2  与 磁性、加U计算

4) 广义相对论效应如何考虑

５)　反铁磁计算时磁胞的选择

反铁磁，也意味着要进行spin-polarized的计算，ISPIN=2，这是需采用反铁磁的磁胞来进行计算，意味着此时计算所采用的晶胞不再是铁磁计算时的最小原胞。

比如对铁晶体的铁磁状态，你可以采用bcc的原胞来计算，但是在进行反铁磁的Fe计算，这是你需要采用sc的结构来计算，计算的晶胞中包括两个原子，你要设置一个原子的MAGMOM为正的， 另一个原子的MAGMOM设置为负，但是它们的绝对值一样。因此在进行反铁磁的计算时， 应该确定好反铁磁的磁胞，以及磁序，要判断哪种磁序和磁胞是最可能的反铁磁状态， 那只能是先做好各种可能的排列组合，然后分别计算这些可能组合的情况，最后比较它们的总能，总能最低的就是可能的磁序。同样也可以与它们同铁磁或顺磁的进行比较。了解到该材料究竟是铁磁的、还是顺磁或反铁磁的。

学习INCAR

(1-1)AFM   INCAR ——From Prof. Gao  优化计算后再自洽计算？ AFM

INCAR  优化计算

System=XH3
PREC=Accurate
GGA=PE
ISMEAR=0
SIGMA=0.02
ENCUT=500
EDIFF=0.1E-5
LREAL=.FALSE.
LORBIT=11
ISIF=3
NSW=150
IBRION=2
POTIM=0.5
LDAU=.TRUE.
LMAXMIX=6
LDAUTYPE=2
LDAUL= 3 -1
LDAUJ=0.51  0.0
LDAUU=4.5  0.0
LASPH=.TRUE.
ISPIN=2
MAGMOM=2 2 -2 -2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

INCAR-State:自洽计算

自洽计算OUTCAR 摘录

POSITION                                       TOTAL-FORCE (eV/Angst) ----------------------------------------------------------------------------------

优化计算后的  CONTCAR

cubic-XH3-GGA-U                        
  1.00000000000000    
    5.2235048183908823    0.0000000000000000    0.0000000000000000
    0.0000000000000000    5.2235048183908823    0.0000000000000000
    0.0000000000000000    0.0000000000000000    5.6190151904616421
  X   H
    4    12
Direct
 0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
 0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000

(1-2)FM   INCAR ——From Prof. Gao  优化计算后再自洽计算？

优化计算INCAR

System=XH3
PREC=Accurate
GGA=PE
ISMEAR=0
SIGMA=0.02
ENCUT=500
EDIFF=0.1E-5
LREAL=.FALSE.
LORBIT=11
ISIF=3
NSW=150
IBRION=2
POTIM=0.5
LDAU=.TRUE.
LMAXMIX=6
LDAUTYPE=2
LDAUL= 3 -1
LDAUJ=0.51  0.0
LDAUU=4.5  0.0
LASPH=.TRUE.
ISPIN=2
MAGMOM=2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

优化后CONTCAR

cubic-XH3-GGA-U                        
  1.00000000000000    
    5.3450208260808205    0.0000000000000000    0.0000000000000000
    0.0000000000000000    5.3450208260808205    0.0000000000000000
    0.0000000000000000    0.0000000000000000    5.3450208260808205
  X   H
    4    12
Direct
 0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
 0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000

自洽计算INCAR

System=XH3
PREC=Accurate
GGA=PE
ISMEAR=0
SIGMA=0.02
ENCUT=500
EDIFF=0.1E-5
LREAL=.FALSE.
LORBIT=11
LDAU=.TRUE.
LMAXMIX=6
LDAUTYPE=2
LDAUL= 3 -1
LDAUJ=0.51  0.0
LDAUU=4.5  0.0
LASPH=.TRUE.
ISPIN=2
MAGMOM=2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

自洽计算OUTCAR

(1-3)NM   INCAR ——From Prof. Gao  优化计算后再自洽计算？

优化计算INCAR

cat  INCAR

System=XH3
PREC=Accurate
GGA=PE
ISMEAR=0
SIGMA=0.02
ENCUT=500
EDIFF=0.1E-5
LREAL=.FALSE.
LORBIT=11
ISIF=3
NSW=150
IBRION=2
POTIM=0.5
LDAU=.TRUE.
LMAXMIX=6
LDAUTYPE=2
LDAUL= 3 -1
LDAUJ=0.51  0.0
LDAUU=4.5  0.0
LASPH=.TRUE.

【没有打开ISPIN=2？】

优化计算CONTCAR

cubic-XH3-GGA-U                        
  1.00000000000000    
    5.2151591828012984    0.0000000000000000    0.0000000000000000
    0.0000000000000000    5.2151591828012984    0.0000000000000000
    0.0000000000000000    0.0000000000000000    5.2151591828012984
  XPu   H
    4    12
Direct
 0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
 0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
 0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000

自洽计算INCAR

System=PuH3
PREC=Accurate
GGA=PE
ISMEAR=0
SIGMA=0.02
ENCUT=500
EDIFF=0.1E-5
LREAL=.FALSE.
LORBIT=11
LDAU=.TRUE.
LMAXMIX=6
LDAUTYPE=2
LDAUL= 3 -1
LDAUJ=0.51  0.0
LDAUU=4.5  0.0
LASPH=.TRUE.

自洽计算OUTCAR

POSITION                                       TOTAL-FORCE (eV/Angst)
------------------------------------------------------------------------------

.....

....

（2-1） AFM  INCAR  ——My own   只有优化计算

#【优化计算 vs 自洽计算】

（2-2） FM  INCAR  ——My own   只有优化计算

优化后CONTCAR

xh3-0g-225-opt0G                      
                 
  1.00000000000000    
    5.3376219386840846    0.0000000000000000    0.0000000000000000
    0.0000000000000000    5.3376219386840846    0.0000000000000000
    0.0000000000000000    0.0000000000000000    5.3376219386840846
  H    Pu
   12     4
Direct
 0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000
 0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
 0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
 0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000
 0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000

优化后OUTCAR

POSITION                                       TOTAL-FORCE (eV/Angst)
-----------------------------------------------------------------------------------

....

POSITION后无charge、磁矩信息

有可能与参数设置有关系：

LCHARG = FALSE
LWAVE = FALSE

（2-3） NM  INCAR  ——My own   只有优化计算

优化后CONTCAR

puh3-0g-225-opt0G                      
  1.00000000000000    
    5.3387597871332071   -0.0000000000000000   -0.0000000000000000
   -0.0000000000000000    5.3387597871332071   -0.0000000000000000
    0.0000000000000000    0.0000000000000000    5.3387597871332071
  H    X
   12     4
Direct
 0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000
 0.5000000000000000 -0.0000000000000000  0.0000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
 0.0000000000000000 -0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
 0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000
 0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
-0.0000000000000000 -0.0000000000000000 -0.0000000000000000
 0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000
 0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
 0.5000000000000000  0.5000000000000000 -0.0000000000000000

优化后OUTCAR

POSITION                                       TOTAL-FORCE (eV/Angst)
-----------------------------------------------------------------------------------

....

POSITION后无charge、磁矩信息

有可能与参数设置有关系：

LCHARG = FALSE
LWAVE = FALSE

参数解释：

For ISYM=2 a more efficient, memory conserving symmetrisation of the charge density is used. This reduces memory requirements in particular for the parallel version.

手册参考：

MAGMOM-tag：      http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/MAGMOM_tag.html

LNONCOLLINEAR:    http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/LNONCOLLINEAR_tag.html

LSORBIT-tag：          http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/LSORBIT_tag.html  

手册学习：

LNONCOLLINEAR-tag

Supported as of VASP.4.5.

Setting LNONCOLLINEAR=.TRUE. in the INCAR file allows to perform fully  non-collinear magnetic structure calculations.

VASP is capable of reading WAVECAR and CHGCAR  files from previous  non-magnetic or collinear  calculations, it is however not possible to rotate the magnetic field locally on selected atoms.

Hence, in practice, we recommend to perform non collinear calculations in two steps:

• First, calculate the non magnetic groundstate and generate a WAVECAR and CHGCAR file.

  
  

• Second, read the WAVECAR and CHGCAR file, and supply initial  magnetic moments by means of the MAGMOM tag (compare Sec. 6.13).

  For a non-collinear setup, three values must be supplied for each ion in the MAGMOM line.

  The  three entries correspond to the initial local magnetic moment for each ion in x, y and z direction respectively. The line  MAGMOM = 1 0 0   0 1 0initialises the magnetic moment on the first atom in the x-direction, and on the second atom in the y direction【每个原子都只有一个方向有磁矩，有磁矩的方向也可以各不相同？】.

  
  

  
  

  
  

  
  

  
  

  
  

Mind, that the MAGMOM line supplies initial magnetic moments only if ICHARG=2, or if the CHGCAR file contains only charge but no magnetisation density.

摘录学习：

如果没有磁性，是的，加了ISPIN=2，算出来的DOS上下也是对称，和ISPIN=1的一样；不需要吧。 开了也是自旋简并的。态密度图上看是对称分布的奥。其能带结构也只是上下一样的

如果有磁性，你肯定要设置ISPIN=2，这样计算结果更准确（ISPIN=2时，输出文件中的mag不为0）

VASP磁性计算 ISPIN设置        

http://blog.sina.com.cn/s/blog_6a8a6ba40100n1c0.html

顺磁，意味进行non-spin polarized的计算，也就是ISPIN=1。

铁磁，意味进行spin-polarized的计算，ISPIN=2，而且每个磁性原子的初始磁矩设置为一样的值，也就是磁性原子的MAGMOM设置为一样的值。对非磁性原子也可以设置成一样的非零值（与磁性原子的一样）或零，最后收敛的结果，非磁性原子的local磁矩很小， 快接近0，很小的情况，很可能意味着真的是非磁性原子也会被极化而出现很小的local磁矩。

反铁磁，也意味着要进行spin-polarized的计算，ISPIN=2，这是需采用反铁磁的磁胞来进行计算，意味着此时计算所采用的晶胞不再是铁磁计算时的最小原胞。

比如对铁晶体的铁磁状态，你可以采用bcc的原胞来计算，但是在进行反铁磁的Fe计算，这是你需要采用sc的结构来计算，计算的晶胞中包括两个原子，你要设置一个原子的MAGMOM为正的， 另一个原子的MAGMOM设置为负，但是它们的绝对值一样。因此在进行反铁磁的计算时， 应该确定好反铁磁的磁胞，以及磁序，要判断哪种磁序和磁胞是最可能的反铁磁状态， 那只能是先做好各种可能的排列组合，然后分别计算这些可能组合的情况，最后比较它们的总能，总能最低的就是可能的磁序。同样也可以与它们同铁磁或顺磁的进行比较。了解到该材料究竟是铁磁的、还是顺磁或反铁磁的。

亚铁磁，也意味要进行spin-polarized的计算，ISPIN=2，与反铁磁的计算类似，不同的是

原子正负磁矩的绝对值不是样大。

非共线的磁性，那需采用

两步计算ＳＯＣ

http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp-forum/viewtopic.php?f=4&t=9974

What I do has two steps:

1. Do a collinear calculation, using the following INCAR file:
#---------------INCAR collinear------------
system = Si

ISTART=0
ICHARG=2
ENCUT=250
EDIFF=1e-4
ISMEAR=-5

ISPIN=2

LMAXMIX=4
NBANDS=18
ISYM=0
#-----------------------------------------

Run vasp to reach convergence.

2. Add spin-orbit coupling tags to the INCAR file, the changed INCAR file is as follow:
#---------------INCAR lsorbit--------------
system = Si

ISTART=1
ICHARG=11
ENCUT=250
EDIFF=1e-4
ISMEAR=-5

LSORBIT=T
SAXIS=0 0 1

LMAXMIX=4
NBANDS=18
ISYM=0
#-----------------------------------------

However, when I run vasp in the same directory again, error occurs!

#---------------error information-----------------
vasp.5.2.2 15Apr09 complex  
POSCAR found :  1 types and    2 ions
LDA part: xc-table for Pade appr. of Perdew
found WAVECAR, reading the header
 number of k-points has changed, file:   260 present:   512
 trying to continue reading WAVECAR, but it might fail
WARNING: stress and forces are not correct
POSCAR, INCAR and KPOINTS ok, starting setup
WARNING: small aliasing (wrap around) errors must be expected
FFT: planning ...(           1 )
reading WAVECAR
ERROR: while reading WAVECAR, plane wave coefficients changed         678
        339
#-------------------------------------------------


THREE QUESTIONS:

1. Why the k-points changed when LSORBIT is set true?
  The KPOINS file is all the same.
#-------KPOINTS--------
Auto
0
Gamma centered
8  8   8
0  0   0
#----------------------

2. Why plane wave coefficients changed when LSORBIT is set true?

3. Are there something wrong in my operations?
  Or is the method discribed in the manual wrong?
  How to do a spin-orbit coupling calculation?

摘录学习：

材料究竟是铁磁的、顺磁的或还是反铁磁的

      反铁磁，也意味着要进行这是需采用反铁磁的磁胞来进行计算，意味着此时计算所采用的晶胞不再是铁磁计算时的最小原胞。

      比如对铁晶体的铁磁状态，你可以采用bcc的原胞来计算，但是在进行反铁磁的Fe计算，这是你需要采用sc的结构来计算，计算的晶胞中包括两个原子，你要设置一个原子的MAGMOM为正的，另一个原子的MAGMOM设置为负，但是它们的绝对值一样。

     因此在进行反铁磁的计算时，应该确定好反铁磁的磁胞，以及磁序，要判断哪种磁序和磁胞是最可能的反
铁磁状态，那只能是先做好各种可能的排列组合，然后分别计算这些可能组合的情况，最后比较它们的总能，总能最低的就是可能的磁序。

     同样也可以与它们同铁磁或顺磁的进行比较。了解到该材料究竟是铁磁的、还是顺磁或反铁磁的。

Xiaodong's reply:

     对于你说的这个氢化物，我们以前也涉及了一下，本身H化物的结构在实验上也是有争议的，H原子太小了，其实有一种思路就是H的扩散或者迁移，我想在理论上可以通过结构搜索的方法来研究一下这个体系！
    （1） 对于非线性磁矩的出现应该与相对论效应有关，特别是在费米子体系，XH3中磁态的分析也是很大的问题。也就是说要考虑轨道磁矩的贡献了！旋轨耦合体现了很重要的作用。

     （2）这个INCAR 没有问题，这是一个反铁磁态，其实磁态的优化是一个大的方向，这个我们可以研究一下，我们也正在开发磁态搜索的算法，可能这个体系会用的上。就是如何搜索最优的磁态基态，咱们仔细讨论这个，我们也可以在这个体系上测试一下我们的程序。

     （3）对于这个体系，要注意方法的使用，+U的方法有时候还是要注意一下，这也就是为啥我们在考虑如何优化杂化泛函去研究这些强相关联体系！

      目前我感觉DMFT应该是一个好的方法。这个LiHuang应该更清楚！我们也想动一下这个算法。

经典学习：

http://jingyan.baidu.com/article/a681b0de1d39113b18434605.html  12讲 很经典！！！

1.  计算磁性体系，首先要知道它的稳定态是什么，一般第一步要进行优化

即，分两步来看，第一，做非磁的优化和静态计算，参数同前面的设置

ISTART=1    【？】
ICHARG=1
IBRION=2
NSW=60
POTIM=0.5
NELM=40
EDIFF=1E-4
EDIFFG=-0.01
ISMEAR=0
SIGMA=0.02
ISIF=3

# ISPIN= 2
# MAGMOM= 3 3 3 3 12*0

ENCUT=550
PREC= Normal
LREAL= Auto
ALGO= Fast
LWAVE= .FALSE.
LCHARG=.TRUE.
NPAR=4
LORBIT=11

之前参数设置？

ISTART=0
ICHARG=2
IBRION=-1
NSW=0
POTIM=0.05
NELM=40
EDIFF=1E-4
EDIFFG=-0.01
ISMEAR=0
SIGMA=0.02
ISIF=2

ENCUT=550
PREC= Normal
LREAL= Auto
ALGO= Fast
LWAVE= .FALSE.
LCHARG=.TRUE.
NPAR=4
LORBIT=11

ISTART=1    【？】
ICHARG=1
IBRION=2
NSW=60
POTIM=0.5
NELM=40
EDIFF=1E-4
EDIFFG=-0.01
ISMEAR=0
SIGMA=0.02
ISIF=3

ISPIN= 2
MAGMOM= 3 3 3 3 12*0

ENCUT=550
PREC= Normal
LREAL= Auto
ALGO= Fast
LWAVE= .FALSE.
LCHARG=.TRUE.
NPAR=4
LORBIT=11

3. 磁性第一步优化完成可以跟非磁的对比能量，能量低的为基态，

例子是CrI3的结构，2x2的超胞，也就是有4个Cr原子，这里Cr是有磁性的，所以小编给加了4个磁性 3 3 3 3 如下图：

12*0是指其余12个磁矩都是0

4. 这就是铁磁态的计算，至于反铁磁，自己要先找好反铁磁结构，才能手动的在MAGMOM中设定磁矩，来计算不同的反铁磁情况

蓝色是Cr原子，可以看出它的排列是石墨烯结构，这里小编设定了四种不同的磁耦合情况，包括FM铁磁，和3种反铁磁

如上图右边，列出了四中磁耦合态

所以小编的四种计算中

FM

MAGMOM= 3 3 3 3 12*0

AFM

MAGMOM= 3 -3 -3 3 12*0

2AFM

MAGMOM= 3 -3 3 -3 12*0

3AFM

MAGMOM= 3 3 -3 -3 12*0

四种磁性态算完后，可以比较能量来看哪一种是基态

摘录学习：

http://wenku.baidu.com/link?url=LTdDcgW3DPVOLVKGi11oIelMU8oL8Q8skfu_wpVIFu-lsuto1d1zjTxWtNAn-kkZgPrLoTsQC_DkT9kAIOcA33gAJByieJouekRD55mXKOy

以下是从VASP在线说明书整理出来的非线性磁矩和自旋轨道耦合的计算说明。

1. 非线性磁矩计算：【什么时候需要考虑非线性磁性计算？？】
1）计算非磁性基态产生WAVECAR和CHGCAR文件（ISPIN=1？）。

2）然后INCAR中加上
ISPIN=2
ICHARG=1 或 11  ！读取WAVECAR和CHGCAR文件

LNONCOLLINEAR=.TRUE.
MAGMOM=  
注意：

①对于非线性磁矩计算，要在x, y 和 z方向分别加上磁矩，如

MAGMOM = 1 0 0  0 1 0   ！表示第一个原子在x方向，第二个原子的y方向有磁矩
②在任何时候，指定MAGMOM值的前提是ICHARG=2（没有WAVECAR和CHGCAR文件）或者ICHARG=1 或11（有WAVECAR和CHGCAR文件），但是前一步的计算是非磁性的（ISPIN=1）。
 

2. 磁各向异性能（自旋轨道耦合）计算：
注意： LSORBIT=.TRUE. 会自动打开LNONCOLLINEAR= .TRUE.选项，且自旋轨道计算只适用于PAW赝势，不适于超软赝势。

自旋轨道耦合效应就意味着能量对磁矩的方向存在依赖，即存在磁各向异性能（MAE），所以要定义初始磁矩的方向。如下：
LSORBIT = .TRUE.
SAXIS = s_x s_y s_z (quantisation axis for spin)
默认值： SAXIS=(0+,0,1)，即x方向有正的无限小的磁矩，Z方向有磁矩。
 
要使初始的磁矩方向平行于选定方向，有以下两种方法：

MAGMOM = x y z        ! local magnetic moment in x,y,z

SAXIS = 0 0 1             ! quantisation axis parallel to z

or
MAGMOM = 0 0 total_magnetic_moment

              ! local magnetic moment parallel to SAXIS （注意每个原子分别指定）
SAXIS = x y z

     ! quantisation axis parallel to vector (x,y,z)，

    如 0 0 1  两种方法原则上应该是等价的，但是实际上第二种方法更精确。第二种方法允许读取已存在的WAVECAR（来自线性或者非磁性计算）文件，并且继续另一个自旋方向的计算（改变SAXIS 值而MAGMOM保持不变）。当读取一个非线性磁矩计算的WAVECAR时，自旋方向会指定平行于SAXIS。

计算磁各向异性的推荐步骤是：
1）首先计算线性磁矩以产生WAVECAR 和 CHGCAR文件（注意加入LMAXMIX，why?）。
2）然后INCAR中加入：

LSORBIT = .TRUE.
ICHARG = 11

      ! non selfconsistent run, read CHGCAR
      !或 ICHARG ==1 优化到易磁化轴，但此时应提高EDIFF的精度
LMAXMIX = 4

   ! for d elements increase LMAXMIX to 4, f: LMAXMIX = 6

   ! you need to set LMAXMIX already in the collinear calculation

SAXIS = x y z

       ! direction of the magnetic field  如 0 0  1
NBANDS = 2 * number of bands of collinear run

     ！ grep NBANDS OUTCAR

ISYM=0  

      !switch off symmetry (ISYM=0) when spin orbit coupling is selected

GGA_COMPAT=.FALSE.

   ！ it improves the numerical precision of GGA for non collinear calculations  
LORBMOM=.TRUE.  

              !计算轨道磁矩

继续计算，VASP会读取WAVECAR 和 CHGCAR将自旋量子化方向（磁场方向）平行于SAXIS方向。
最后可以比较各个方向磁矩时能量的不同。

注意： 第二步使用自洽计算(ICHARG=1)原则上也是可以的，但是初始平行于SAXIS的磁场发生旋转，直到达到基态，如平行于易磁化轴，但这个过程会很慢且能量变化很小，而且如果收敛标准不是很严格的话，自洽计算会在未达到基态就停止。
 注意： VASP的输入输出的磁矩和类自旋量都会按照这个SAXIS方向，包括INCAR中的
MAGMOM行，OUTCAR和PROCAR文件中的总磁矩和局域磁矩，WAVECAR中的类自旋轨道和CHGCAR中的磁性密度。

 

问题： ①第一步线性计算得到WAVECAR 和 CHGCAR文件，必须是静态计算的WAVECAR 和 CHGCAR文件吗？ 动态优化的可不可以？静态计算需要使用NUPDOWN 锁定磁矩吗？

②进行非线性磁矩或自旋轨道耦合计算的时候，结构需不需要重新优化？  

我现在的做法是：
先加入LMAXMIX = 4结构优化，然后仍然使用 LMAXMIX = 4 静态计算

（ICHARG=2，LWAVE=.TRUE.,LCHARG=.TRUE.），

然后进行高收敛标准的静态的soc自洽计算来考虑soc的影响，也不知对不对。

最近用spin-orbit计算体系的磁性总是出错，现将计算过程中的一些问题和疑惑贴出来，求大虾解答：
1. 用spin-orbit与spin-polarized INCAR文件的不同有哪些？除了需要加

LSORBIT=.TRUE.

SAXIS    =X Y Z  
NBANDS变为共线的两倍，MAGMON也变为xyz方向之外 需不需要加
GGA_COMPAT=.FALSE.

ISYM =0
呢？（这是在VASP手册上看到的）

2.自旋量子轴SAXIS    =X Y Z 应该怎么设置啊？应该与体系晶格结构有关，轴的设置应该根据实空间晶格设置呢，还是根据倒空间晶格设置呢，求举例！

3.根据VASP手册上提供的方法，计算spin-orbit之前应该先计算共线情况下的WAVECAR和CHGCAR,然后再开始spin-orbit的计算。

但是我在计算的时候导入之前计算的WAVECAR和CHGCAR，计算总会出错，不知道是什么原因？是不是应该计算非共线情况下的WAVECAR和CHGCAR，然后再计算spin-orbit呢？

4.计算spin-orbit需不需要使用超胞呢？（掺杂或者不掺杂的情况下） 使用超胞的计算结果该怎么分析呢？

5.计算spin-orbit对赝势（譬如GGA-PBE等）有没有要求，对算法（譬如ALGO=Normal、ALGO=Damped等），对计算精度等有没有要求？

 回答 :
1. ISYM =0在打开SO时要加，用GGA交换泛函时需要用GGA_COMPAT=.FALSE.改善精度。

2. SAXIS和MAGMOM有两种常用设置，手册上有介绍，默认是0 0 1方向，是相对实空间笛卡尔坐标系的。一种是SAXIX为0 0 1方向，此时MAGMOM为任意方向，另外一种是MAGMOM均为 0 0 z或0 0 -z方向，SAXIX为任意方向，第二种允许读取先前存在的共线或非共线电荷密度和波函数，且精度更高。

3. 导入之前计算的WAVECAR和CHGCAR出错原因是KPOINTS在SO打开时对称性发生变化。你可以用SO生成的IBZKPT,然后拷贝为KPOINTS,重新计算WAVECAR和CHGCAR，然后再读取就可以了。

4.  不需要用超胞！
5.  SO只支持PAW赝势，对精度要求高，能量精度EDIFF一般为10^-7eV

2)SOC版本:
cp makefile.mpi makefile.soc 在makefile.soc修改
CPP  =$(CPP_) -DMPI  -DHOST="LinuxIFC" -DIFC     -DCACHE_SIZE=5000 -DPGF90 -Davoidalloc -DNGZhalf     -DMPI_BLOCK=262144 -Duse_collective -DscaLAPACK       -DRPROMU_DGEMV  -DRACCMU_DGEMV 中去掉-DNGZhalf
然后 make -f makefile.soc 得到 vasp ，并 mv vasp vasp.mpi.soc.neb

MAE

（磁各向异性能）
-

非共线磁矩计算
SYSTEM = Fe/Gra
LREAL= Auto
ALGO=Fast
IALGO=48
ISYM = 0
ISTART = 1
ICHARG = 11
ENCUT = 500
NPAR=2
ISMEAR = 0  
SIGMA = 0.2
GGA=91;  
VOSKOWN=1
GGA_COMPAT=.FALSE.
ISPIN=2
#MAGMOM=1*5  2*0  1*4
LORBIT = 11
LNONCOLLINEAR=.TRUE.
LSORBIT=.TRUE
LORBMOM=.TRUE
SAXIS= 0 0 1
MAGMOM=0 0 0  0 0 0  0 0 4
LMAXMIX = 4
IBRION =2
LWAVE=.F;
LCHARG=.F
EDIFF = 1E-5  
EDIFFG = -0.001